[發明專利]一種地震信號的譜分析方法

有效

• 申請號: 202110473200.9
• 申請日: 2021-04-29
• 公開（公告）號: CN113281809B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發明（設計）人: 江莉;尚文擎;王純;周軍妮;王燕妮
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: G01V1/30
• 分類號: G01V1/30;G01V1/36
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 李鄭建

1.一種地震信號的譜分析方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一，對于輸入信號長度為x(n),n＝0,1,2,...,N-1,N的表達式，N取偶數，設計高斯窗函數如下式(1)所示：

式中，f為頻率，其中，T為采樣后數據時間長度A,B,C,D為可調節的控制窗口形態的參數；為保證控制窗口有一個合適的形態，規定0≤A,B,C,D≤2；

步驟二，基于高斯窗函數，對輸入信號進行滑窗傅里葉變換，得到廣義時頻變換如下式(2)所示：

式(2)即為非平穩信號x(n)的廣義時頻變換的離散形式，它給出了信號在n＝m附近的一段時間內的時頻信息，V(n,f)的相位譜和幅度譜均由相位函數e^-j2πfm定位；

步驟三，對得到的廣義時頻變換，進行時頻濃度測量，得到時頻聚集度CM如下：

其中，V(n,f)的模歸一化后為它的模定義為：

步驟四，計算時頻能量聚集度的四個參數如下式所示：

{A_opt,B_opt,C_opt,D_opt}＝argmax{CM^ABCD}?????(5)

步驟五，應用參數A_opt,B_opt,C_opt,D_opt，得到窗函數ω_opt(n)如下式所示：

利用窗函數ω_opt(n)進行滑窗傅里葉變換，得到非平穩信號x(n)在n＝m處最優的廣義時頻變換，如下下式所示：

步驟六，應用廣義時頻變換對地震型號進行分析，獲得最終結果V_opt(n,f)并提取瞬時頻率信號特征信息，繪制時頻聯合分布效果圖，描述信號在不同時間和頻率的能量強度；基于對圖像的分析，以實現儲層流體預測，油氣檢測，薄層辨析，與地震信號相關的數據處理。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于：

為保證時頻分析的能量聚集性，高斯窗不可太寬也不可太窄，因此對影響窗函數的標準差作出以下限制：

Lσ(f)U

其中，L取nTs，U取lTs，n和l分別取10，1000；f∈[f_min,f_max],f_min,f_max取決于待分析信號，那么，對于所述計算時頻能量聚集度的四個參數有如下限制：

0≤A,B,C,D≤2。

3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的高斯窗函數按如下方式進行處理：

歸一化參數使高斯窗成為一個單位面積，從而使得新的廣義時頻變換得幅度具有與傅里葉變換相同的意義；

由于高斯窗是關于頻率的函數，因此窗口形態會隨著信號頻率的變化而變化，那么高斯窗在時間域不僅做平移變換，同時也在做伸縮變換，同樣也意味著廣義時頻變換是一種多分辨率的信號分析方法；當[A?B?C?D]＝[0?1?1?0]時，所述的高斯窗即等于標準的高斯窗；

關于參數對于窗口的影響，參數B和D用于粗調窗口形態，參數A和C用于微調窗口形態；

在時間域，窗口長度隨著參數A，B，D的增加而變窄，隨著參數C的增加而變長；窗口幅度隨著參數A和B的增加而增加，隨著參數C和D的增加而減小；其中B和D的影響較為劇烈，用于粗調窗口形態，而參數A和C的影響較為微小，用于微調窗口形態。